방전 가공의 종류, 장점, 활용 방법 등에 대해 알아보자

방전 가공의 종류, 장점, 활용 방법 등에 대해 알아보자

 

금속 부품을 가공하는 방법으로 유명한 가공은 절삭이나 연마입니다.

한편, 마이너하지만 필수불가결한 가공 방법도 몇 가지 있습니다.

이번에는 그 마이너 가공 방법의 대표인 「방전 가공」에 대해서 원리,

가공기에서 본 종류, 장점/단점, 활용 방법 등에 대해 연재로 해설하겠습니다.

 

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방전 가공이 뭐야? 가공의 원리를 자세히 해설
방전 가공에 이용되는 '아크 방전'이란
방전 가공에서는 워크도 '받는 쪽' 전극?
방전에 의한 워크를 가공할 수 있는 메커니즘

방전 가공 메커니즘 ① 기본 구성
방전 가공 메커니즘 ② 아크 방전 현상
방전 가공 메커니즘 ③ 전극 표면에 에너지가 투입
방전 가공 메커니즘④ 가공 부스러기(슬러지) 제거
방전가공 메커니즘⑤ 전극측 데미지와 워크표면의 가공변질층

『방전 가공』기본 정리

 

 

 

방전 가공이 뭐야? 가공의 원리를 자세히 해설

방전 가공은, "전"이라는 느낌이 사용되고 있는 대로, 

전기를 이용해 가공하는 방법을 말합니다.

 

절삭이 날기구, 연마가 숫돌을 사용하여 금속 등을 가공하는 것처럼 

방전 가공은 전기를 이용하여 가공합니다.그럼 어떻게 전기로 가공할까요?

 

방전 가공에 이용되는 '아크 방전'이란

방전이란 이름 그대로 전기가 나가는 현상을 말합니다.

 

가장 친숙한 자연 현상에 의한 방전의 일종으로는 "번개"가 있습니다.

번개는 대전된 적란운과 대지 사이 또는 적란운 사이에서 

발생하는 대규모 방전입니다.

 

이 방전 현상은, 「불꽃」 「코로나」 「글로」 「아크」의 4 종류로 분류되며, 

번개는 불꽃 방전의 일종, 방전 가공에 이용되는 것은 아크 방전입니다.


아크 방전은 전류가 집중되었을 때 일어나는 방전입니다.

 

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좁은 곳에 전류가 집중되면 전자와 중성자나 이온이 충돌하거나 

중성입자끼리 종종 충돌을 반복하기도 합니다.

 

그 결과 높은 전기에너지가 발생하고 그것이 열에너지나 

광에너지로 변환되어 방전이 일어나는 것이 아크방전의 원리입니다.

심한 빛과 열을 내는 지속적인 방전 현상으로 방전의 최종 형태라고도 하며 

다른 방전에 비해 저전압, 대전류인 것이 특징입니다.

방전 가공 외에 아크 용접이나 형광등 등에 이 현상이 응용되고 있습니다.

 

 

 

방전 가공에서는 워크도 '받는 쪽' 전극?

위 그림과 같이 방전 현상은 좌측 전극에서 우측 전극을 향해 방전되고 있습니다.

전극이란 진공, 기체, 액체, 고체 등이나 생체에 전압을 가하거나 

전류를 흘리거나 신호를 꺼내기 위한 도체 또는 반도체 부품을 말합니다.

 

다시 말하지만 방전 현상을 만들어 내기 위해서는 당연한 일이지만 

전기를 내는 쪽과 받는 쪽으로 전기를 통해야 합니다.

 

즉 전극은 도전성일 필요가 있는 것입니다.

방전 가공에서는, 전기를 방출하는 측이, 구리·그래파이트·

와이어등의 이른바"전극"으로, 전기를 받는 측 전극은 

피가공물(워크)이 됩니다.워크도 '받는 쪽' 전극이거든요.

 

따라서 방전 가공에서 워크는 도전성이 필요하며 

절연성인 플라스틱 등의 가공에는 사용할 수 없습니다.

 

방전에 의한 워크를 가공할 수 있는 메커니즘

그럼 이러한 방전 현상을 이용하여 방전 가공기는 어떻게 워크를 가공하는 것일까요?

답은 열입니다.

아크 방전에 의해 발생시킨 불꽃은 6,000도나 됩니다.

 

전극과 워크 사이에서 1초에 1000~10만 번의 불꽃을 

간헐적으로 날리고 그 열로 금속을 녹여 가공합니다.

방전 가공 메커니즘 ① 기본 구성

본 그림은 형각 방전 가공을 이미지화한 기본 구성의 그림입니다.

피가공물(워크)은 고정되어 있어 전극이 상하, 좌우 등으로 움직입니다.

 

방전 가공 메커니즘 ② 아크 방전 현상

 

 

전극이 워크에 접근하여 아크 방전 현상이 일어납니다.

 

아크 방전으로 인해 발생시킨 불꽃은 6000도나 됩니다.

또한 전극과 워크 사이에서 초당 1000~10만 번의 불꽃을 간헐적으로 발생시킵니다.

 

방전 가공 메커니즘 ③ 전극 표면에 에너지가 투입

 

전자나 이온의 충돌에 의해 워크 표면 및 전극 표면에 에너지가

투입되어 재료의 융점을 초과하면 녹아납니다.

 

일부는 직접 증발하기도 합니다.

 

방전 가공 메커니즘④ 가공 부스러기(슬러지) 제거

 

용융된 가공 부스러기(슬러지)는 가공액 안으로 흩날려 부유합니다.

가공액을 순환시킴으로써 슬러지를 제거합니다.

 

방전가공 메커니즘⑤ 전극측 데미지와 워크표면의 가공변질층

 

전극측에도 약간의 데미지(소모)가 발생합니다.
워크의 표면은 국부적인 용융 재응고, 인장 응력, 미세 공극, 

마이크로 크랙 등의 다양한 이유로 가공 변질층이 됩니다.

 

『방전 가공』 기본 정리

방전가공이란 아크방전 원리를 이용하여 전극과 피가공물(워크)

사이에 불꽃을 발생시켜 그 "열"에 의해 피가공물을 녹여 가공하는 방법

전극과 피가공물(워크)은 도전성일 필요성이 있다.

 

 

 

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